DE102016007033B4 - Method and mold for producing a molded part from fiber-reinforced plastic - Google Patents

Method and mold for producing a molded part from fiber-reinforced plastic Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Kunststoff, bei dem ein Vorformling des Formteils in einer Gussform mittels einer Faserklemmung der Gussform in einem Klemmbereich des Formteils fixiert wird, und bei dem ein Teil der Gussform in einem Bauteilbereich des Formteils zunächst auf eine vorgegebene Spalthöhe abgesenkt und nach einem Einleiten von Formmasse in die Gussform durch weiteres Absenken vollständig geschlossen wird, und bei dem die Gussform im Bereich der Faserklemmung um einen Flankenwinkel (α) abgeschrägt ist, und bei dem der Flankenwinkel (α) durch die Gleichung 1,25mm - 2mm · cos(α) = 0 gegeben ist, wodurch gewährleistet ist, dass ein Fließwiderstand im Klemmbereich des Formteils höher ist als im Bauteilbereich des Formteils und ein Austreten von Formmasse aus der Gussform bei einer Bewegung des Teils der Gussform in dem Bauteilbereich vermieden wird.A method for producing a molded part made of fiber-reinforced plastic, wherein a preform of the molded part is fixed in a mold by means of a fiber clamping of the mold in a clamping region of the molded part, and wherein a part of the mold in a component region of the molded part initially lowered to a predetermined gap height and is completely closed after introduction of molding material into the casting mold by further lowering, and in which the casting mold is chamfered in the region of the fiber clamping by a flank angle (α), and in which the flank angle (α) is given by the equation 1.25mm - 2mm · cos (α) = 0, which ensures that a flow resistance in the clamping region of the molding is higher than in the component region of the molding and leakage of molding material from the mold is avoided in a movement of the part of the mold in the component region.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Kunststoff und eine entsprechende Gussform.The present invention relates to a method for producing a molded part of fiber-reinforced plastic and a corresponding mold.

Zur Herstellung von Formteilen eines Fahrzeugs werden häufig sogenannte Resin Transfer Moulding Verfahren eingesetzt. Dabei wird in eine Gussform ein Vorformling bspw. durch Einlegen von Fasern eingesetzt und anschließend eine Formmasse in die Gussform eingespritzt, die in der Gussform unter Wärme und Druck aushärtet.For the production of molded parts of a vehicle so-called resin transfer molding process are often used. In this case, a preform is inserted into a mold, for example by inserting fibers, and then a molding compound is injected into the casting mold, which cures under heat and pressure in the casting mold.

Um Einfluss auf einen Formungsprozess eines jeweiligen Formteils zu nehmen, kann vorgesehen sein, dass eine Gussform während eines Formungsprozesses teilweise geöffnet und wieder geschlossen wird, wodurch sich Materialeigenschaften des Formteils ändern. Da bei einem derartigen Öffnen und Schließen der Gussform in der Regel Formmasse aus der Gussform gedrückt wird, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils benötigt, bei dem eine Gussform während eines Formungsprozesses mit geringem Verlust von Formmasse geöffnet und geschlossen werden kann.In order to influence a shaping process of a respective molded part, it can be provided that a casting mold is partially opened and closed again during a molding process, whereby material properties of the molded part change. As mold compound is usually forced out of the mold in such opening and closing of the mold, a method of manufacturing a molded article is needed in which a mold can be opened and closed during a molding process with little loss of molding compound.

In der deutschen Druckschrift DE 10 2012 110 353 A1 wird ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils offenbart, bei dem an einem umlaufenden Randbereich einer Gussform ein Dichtmaterial aufgetragen wird.In the German publication DE 10 2012 110 353 A1 discloses a method for producing a fiber-reinforced plastic component, in which a sealing material is applied to a circumferential edge region of a casting mold.

Die deutsche Druckschrift DE 10 2011 077 468 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem ein in eine Gussform eingebrachtes Dichtmittel durch Wärme in einen gelierten Zustand überführt wird.The German publication DE 10 2011 077 468 A1 discloses a method in which a sealing agent introduced into a mold is heat-converted to a gelled state.

Eine Gussform mit einer Dichtung, die zum Bereitstellen eines vakuumierten Bereichs in der Gussform geeignet ist, ist in der deutschen Druckschrift DE 10 2012 110 354 A1 offenbart.A mold with a gasket suitable for providing a vacuumed area in the mold is disclosed in the German publication DE 10 2012 110 354 A1 disclosed.

Die DE 10 2012 217 373 A1 offenbart eine Pressvorrichtung zum Erzeugen von Faserverbundbauteilen mit einer ersten und einer relativ hierzu beweglichen zweiten Werkzeughälfte, wobei die beiden Werkzeughälften in geschlossenem Zustand der Pressvorrichtung zwischen den beiden Werkzeughälften einen formgebenden Zwischenraum zur Aufnahme und flächigen Druckbeaufschlagung eines zu pressenden Faserhalbzeugs definieren. Die Pressvorrichtung umfasst eine um den Zwischenraum umlaufende Stauanordnung, welche dazu ausgebildet ist, eine gegenüber dem Zwischenraum lokal verstärkte Kompression des zu pressenden Faserhalbzeugs bereitzustellen.The DE 10 2012 217 373 A1 discloses a pressing device for producing fiber composite components having a first and a second tool half movable relative thereto, wherein the two tool halves define a shaping gap between the two tool halves in the closed state of the pressing device for receiving and surface pressure of a semifinished fiber to be pressed. The pressing device comprises a congestion arrangement which revolves around the intermediate space and which is designed to provide a compression of the semifinished fiber product to be pressed which is locally intensified in relation to the interspace.

Die DE 10 2011 110 206 A1 offenbart ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem ersten formgebenden Werkzeugteil und einem zweiten formgebenden Werkzeugteil, wobei Faserlagen zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil zur Bildung des Faserverbundbauteils einbringbar sind. Wenigstens ein weiteres flexibles Werkzeugteil mit mindestens einer flexiblen Werkzeugoberfläche ist zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil vorgesehen, das mit der flexiblen Werkzeugoberfläche an mindestens einer Seite der Faserlagen anliegt, wenn diese in das Formwerkzeug eingebracht sind.The DE 10 2011 110 206 A1 discloses a mold for producing a fiber composite component having a first forming tool part and a second forming tool part, wherein fiber layers between the first and the second tool part for forming the fiber composite component can be introduced. At least one further flexible tool part having at least one flexible tool surface is provided between the first and second tool parts abutting the flexible tool surface on at least one side of the fiber layers when inserted into the molding tool.

Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Kunststoff vorgestellt, bei dem ein Vorförmling des Formteils in einer Gussform mittels einer Faserklemmung der Gussform in einem Klemmbereich des Formteils fixiert wird, und bei dem ein Teil der Gussform in einem Bauteilbereich des Formteils zunächst auf eine vorgegebene Spalthöhe abgesenkt und nach einem Einleiten von Formmasse in die Gussform durch weiteres Absenken vollständig geschlossen wird, und bei dem die Gussform im Bereich der Faserklemmung um einen Flankenwinkel abgeschrägt ist, und bei dem der Flankenwinkel (α) durch die Gleichung 1,25mm - 2mm · cos(α) = 0 gegeben ist, wodurch gewährleistet ist, dass ein Fließwiderstand im Klemmbereich des Formteils höher ist als im Bauteilbereich des Formteils und ein Austreten von Formmasse aus der Gussform bei einer Bewegung des Teils der Gussform in dem Bauteilbereich vermieden wird..Against this background, a method for producing a molded article of fiber reinforced plastic is presented, in which a preform of the molding is fixed in a mold by means of a fiber clamping of the mold in a clamping region of the molding, and in which a part of the mold in a component region of the molding initially is lowered to a predetermined gap height and completely closed after introduction of molding material into the mold by further lowering, and in which the mold is chamfered in the region of fiber clamping by a flank angle, and in which the flank angle (α) by the equation 1.25 mm - 2mm · cos (α) = 0, which ensures that a flow resistance in the clamping region of the molding is higher than in the component region of the molding and leakage of molding material from the mold is avoided in a movement of the part of the mold in the component region ..

Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und dem abhängigen Anspruch.Embodiments result from the description and the dependent claim.

Unter einer Faserklemmung ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Bereich einer Gussform zu verstehen, in dem ein Klemmbereich, d. h. ein Bereich zum Fixieren eines Vorförmlings eines Formteils in der Gussform, zwischen mindestens zwei Teilen der Gussform verklemmt und, dadurch bedingt, in der Gussform fixiert wird. Ein Klemmbereich eines Formteils unterscheidet sich von einem Bauteilbereich eines Formteils, d. h. einem Bereich, der später ein jeweiliges Bauteil bildet, dadurch, dass der Klemmbereich gegenüber dem Bauteilbereich einen deutlich höheren Faservolumenanteil aufweist, so dass ein Austreten von Formmasse aus der Faserklemmung der Gussform heraus durch den Klemmbereich zumindest reduziert oder idealerweise komplett vermieden wird.In the context of the present invention, a fiber clamping is to be understood as meaning a region of a casting mold in which a clamping region, i. H. an area for fixing a preform of a molding in the mold, clamped between at least two parts of the mold, and thereby fixed in the mold. A clamping region of a molded part differs from a component region of a molded article, i. H. a region which later forms a respective component in that the clamping region has a significantly higher fiber volume fraction than the component region, so that leakage of molding compound from the fiber clamping of the casting mold through the clamping region is at least reduced or ideally completely avoided.

Unter einem Formteil ist im Kontext der vorliegenden Erfindung eine aus einem Bauteilbereich und einem Klemmbereich bestehende Struktur zu verstehen. Durch Abtrennen des Klemmbereichs von dem Bauteilbereich kann ein Bauteil erzeugt werden, das zur Weiterverarbeitung in bspw. einem Lackierschritt geeignet ist.In the context of the present invention, a molded part is to be understood as a structure consisting of a component area and a clamping area. By separating the clamping region from the component region, a component can be produced which suitable for further processing in, for example, a painting step.

Da bei einem Gießvorgang, d. h. einem Vorgang, bei dem Formmasse bzw. Harz in eine Gussform eingebracht und dort ausgehärtet wird, die Gussform teilweise bewegt, d. h. bspw. eine obere Hälfte der Gussform abgesenkt werden muss, ist es erforderlich, dass ein Austreten von Formmasse aus der Gussform bei einer derartigen Bewegung vermieden wird. Dazu ist es erforderlich, dass ein Fließwiderstand im Klemmbereich des Formteils höher ist als im Bauteilbereich des Formteils. Um zu gewährleisten, dass der Fließwiderstand im Klemmbereich des Formteils höher ist als im Bauteilbereich des Formteils, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gussform im Bereich jeweiliger Flanken der Faserklemmung um einen Flankenwinkel abgeschrägt ist. Mittels einer abgeschrägten Faserklemmung, d. h. einer Faserklemmung, an der eine Flanke eines oberen und/oder unteren Teils einer jeweiligen Gussform abgeschrägt ist, kann erreicht werden, dass der Faservolumenanteil im Klemmbereich eines jeweiligen Formteils nicht unter ein vorgegebenes Mindestmaß sinkt.Since in a casting process, i. H. a process in which molding material or resin is introduced into a casting mold and cured there, the casting mold partially moved, d. H. For example, when an upper half of the mold has to be lowered, it is necessary to prevent the leakage of molding material from the mold in such a movement. For this purpose, it is necessary that a flow resistance in the clamping region of the molded part is higher than in the component region of the molded part. In order to ensure that the flow resistance in the clamping region of the molded part is higher than in the component region of the molded part, the invention provides that the casting mold is bevelled by a flank angle in the region of respective flanks of the fiber clamping. By means of a chamfered fiber clamp, d. H. a fiber clamping, on which an edge of an upper and / or lower part of a respective mold is chamfered, it can be achieved that the fiber volume fraction in the clamping region of a respective molding does not fall below a predetermined minimum.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Abschrägung im Bereich der Faserklemmung einer Gussform kann ein durch die Gussform auf jeweilige im Bereich der Faserklemmung der Gussform angeordnete Fasern bzw. ein entsprechendes Gemisch aus Fasern und Formmasse erzeugter Druck auch bei einer Bewegung der Gussform in einem Bauteilbereich aufrechterhalten werden, so dass der Faservolumenanteil im Klemmbereich des Bauteils während der Bewegung der Gussform innerhalb des Bauteilbereichs konstant bleibt oder sogar erhöht werden kann.By means of the chamfering provided in accordance with the invention in the region of the fiber clamping of a casting mold, a pressure generated by the casting mold on respective fibers arranged in the region of the fiber clamping of the casting mold or a corresponding mixture of fibers and molding compound can be maintained even during a movement of the casting mold in a component region that the fiber volume fraction in the clamping region of the component remains constant or even can be increased during the movement of the casting mold within the component region.

Zur Überprüfung, ob ein Faservolumenanteil in einem Klemmbereich eines Formteils auch bei einer Bewegung einer jeweiligen Gussform im Bauteilbereich gegenüber dem Bauteilbereich des Formteils erhöht ist bzw. bleibt, kann der Faservolumenanteil im Klemmbereich φ*FK des Formteils mit dem Faservolumenanteil des Formteils im Bauteilbereich φ* normiert werden, wie in Gleichung (1) gezeigt. φ * F K φ * = d + s ( d + s ) cos ( α ) + 1,25 m m − 2 m m ⋅ cos ( α )

Figure DE102016007033B4_0001
In order to check whether a fiber volume fraction in a clamping region of a molded part is or remains elevated in the component region relative to the component region of the molded part even in the case of a movement of a respective casting mold, the fiber volume fraction in the clamping region .phi. * FK of the molded article can be determined by the fiber volume fraction of the molded article in the component region. normalized as shown in equation (1). φ * F K φ * = d + s ( d + s ) cos ( α ) + 1.25 m m - 2 m m ⋅ cos ( α )
Figure DE102016007033B4_0001

In Gleichung (1) steht „d“ für eine Bauteildicke, d. h. eine Dicke eines Formteils im Bauteilbereich, „s“ für eine durch eine Bewegung der Gussform im Bauteilbereich erzeugte Spalthöhe und „α“ für einen Flankenwinkel, d. h. eine Abschrägung im Bereich der Faserklemmung der Gussform.In equation (1), "d" stands for a component thickness, i. H. a thickness of a molded part in the component area, "s" for a gap height generated by a movement of the mold in the component area and "α" for a flank angle, d. H. a bevel in the area of fiber clamping of the mold.

Es gibt somit einen Flankenwinkel, für den ein Quotient aus einem Faservolumenanteil im Klemmbereich eines in einem Bereich einer Faserklemmung einer Gussform angeordneten Formteils und einem Faservolumenanteil des Formteils im Bauteilbereich unabhängig von einer jeweiligen Spalthöhe und Bauteildicke ist. Dieser Flankenwinkel ergibt sich aus Gleichung (2) 1,25 m m − 2 m m ⋅ cos ( α ) = 0

Figure DE102016007033B4_0002
Durch Auflösen von Gleichung (2) ergibt sich ein Flankenwinkel α=51,3178° Wird der Flankenwinkel α in Gleichung (1) eingesetzt, ergibt sich eine in Gleichung (3) gezeigte Beziehung, gemäß derer ein Verhältnis des Faservolumenanteils im Klemmbereich φ*FK des Formteils mit dem Faservolumenanteil im Bauteilbereich φ* des Formteils von 1,6 ergibt. φ * F K φ * = d + s ( d + s ) ⋅ cos ( 51,3178 ° ) = 1,6
Figure DE102016007033B4_0003
 There is thus a flank angle for which a quotient of a fiber volume fraction in the clamping region of a molded part arranged in a region of a fiber clamp of a casting mold and a fiber volume fraction of the molded article in the component region is independent of a respective gap height and component thickness. This flank angle is given by equation (2) 1.25 m m - 2 m m ⋅ cos ( α ) = 0
Figure DE102016007033B4_0002
 By solving equation (2), a flank angle α = 51.3178 ° is obtained. If the flank angle α is substituted into equation (1), a relation shown in equation (3) results, according to which a ratio of the fiber volume fraction in the clamping region φ * FK of the molded part with the fiber volume fraction in the component area φ * of the molded part of 1.6. φ * F K φ * = d + s ( d + s ) ⋅ cos ( 51.3178 ° ) = 1.6
Figure DE102016007033B4_0003

Dies bedeutet, dass der Faservolumenanteil im Klemmbereich des Formteils unter Verwendung eines Flankenwinkels α von 51,3178°, unabhängig von einer Bauteildicke des Formteils und einer durch eine Bewegung einer entsprechenden Gussform erzeugten Spalthöhe, immer um einen Faktor von 1,6 größer ist als der Faservolumenanteil im Bauteilbereich des Formteils. Entsprechend kann durch eine gemäß dem Flankenwinkel α von 51,3178° abgeschrägte Flanke im Bereich der Faserklemmung der Gussform ein Austritt von Harz bzw. Formmasse aus der Gussform vermieden werden.This means that the fiber volume fraction in the clamping region of the molding using a flank angle α of 51.3178 °, regardless of a component thickness of the molded part and a gap height generated by a movement of a corresponding mold, always by a factor of 1.6 is greater than that Fiber volume fraction in the component area of the molded part. Correspondingly, an escape of resin or molding compound from the casting mold can be avoided by an edge bevelled in the region of the fiber clamping of the casting mold in accordance with the flank angle α of 51.3178 °.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Spalthöhe innerhalb des Bauteilbereichs variiert.In a further possible embodiment of the presented method, it is provided that the gap height varies within the component area.

Da ein Formteil in seinem Verlauf unterschiedlich dick bzw. stark sein kann, muss eine durch eine Bewegung einer entsprechenden Gussform zu erzeugende Spalthöhe dem Verlauf des Formteils entsprechend angepasst werden. Entsprechend eignet sich eine variierende Spaltdicke zum Herstellen eines Formteils, das in seinem Verlauf unterschiedlich dick bzw. stark ist. Da der erfindungsgemäß vorgesehene Flankenwinkel, wie voranstehend dargelegt, zumindest für ein bestimmtes Verhältnis von Faservolumenanteil im Klemmbereich und Faservolumenanteil im Bauteilbereich eines Formteils unabhängig von der Spaltdicke ist, führt eine Variation der Spaltdicke nicht zu einer Beeinträchtigung der Eignung des Klemmbereichs zum Schutz vor einem Austritt von Harz bzw. Formmasse aus dem Klemmbereich der Gussform.Since a molded part can be of different thickness or thickness in its course, a gap height to be generated by a movement of a corresponding casting mold must be correspondingly adapted to the shape of the molded part. Accordingly, a varying gap thickness is suitable for producing a molded part which is of different thickness or strong in its course. Since the flank angle provided according to the invention, as stated above, is independent of the gap thickness, at least for a specific ratio of fiber volume fraction in the clamping region and fiber volume fraction in the component region of a molded part, variation of the gap thickness does not impair the suitability of the clamping region for protection against leakage Resin or molding compound from the clamping area of the casting mold.

Es hat sich gezeigt, dass sich ein Faserwinkel von 51,3° insbesondere für eine Erhöhung eines Faservolumenanteils auf 80% im Klemmbereich gegenüber einem Faservolumenanteil von 50% im Bauteilbereich eines jeweiligen Formteils eignet. It has been shown that a fiber angle of 51.3 ° is particularly suitable for an increase of a fiber volume fraction to 80% in the clamping region compared to a fiber volume fraction of 50% in the component region of a respective molded article.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Gussform zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Kunststoff, wobei ein Vorformling des herzustellenden Formteils in der Gussform mittels einer Faserklemmung der Gussform in einem Klemmbereich des herzustellenden Formteils zum Fixieren des Vorformlings in der Gussform zu fixieren ist, wobei die Gussform dazu konfiguriert ist, mit einem Teil der Gussform in einem Bauteilbereich des herzustellenden Formteils zunächst auf eine vorgegebene Spalthöhe abgesenkt und nach einem Einleiten von Formmasse in die Gussform durch weiteres Absenken vollständig geschlossen zu werden, und wobei die Gussform im Bereich der Faserklemmung um einen Flankenwinkel abgeschrägt ist, wobei der Flankenwinkel mittels der Gleichung 1,25mm - 2mm · cos(α) = 0 bestimmt ist, wodurch gewährleistet ist, dass ein Fließwiderstand im Klemmbereich des herzustellenden Formteils höher ist als im Bauteilbereich des herzustellenden Formteils und ein Austreten von Formmasse aus der Gussform bei einer Bewegung des Teils der Gussform in dem Bauteilbereich vermieden wird.Furthermore, the present invention relates to a mold for producing a molded part made of fiber-reinforced plastic, wherein a preform of the molded part is to be fixed in the mold by means of a fiber clamping of the mold in a clamping region of the molded part for fixing the preform in the mold, the mold to is configured with a part of the mold in a component region of the molded part to be first lowered to a predetermined gap height and completely closed after introduction of molding material into the mold by further lowering, and wherein the mold is chamfered in the fiber clamping by a flank angle , wherein the flank angle by means of the equation 1.25mm - 2mm · cos (α) = 0 is determined, thereby ensuring that a flow resistance in the clamping region of the molded part to be produced is higher than in the component region of the molded part to be produced and leakage v on molding compound from the mold is avoided during a movement of the part of the mold in the component area.

Die vorgestellte Gussform dient insbesondere zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens.The presented mold is used in particular for carrying out the presented method.

In einer möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Gussform ist vorgesehen, dass die Gussform in einem oberen Teil der Gussform an einem Übergang von dem Bauteilbereich zum Bereich der Faserklemmung einen größeren Radius aufweist als in einem entsprechenden Bereich im unteren Teil des Bauteilbereichs.In one possible embodiment of the presented casting mold, it is provided that the casting mold has a larger radius in an upper part of the casting mold at a transition from the component region to the region of the fiber clamping than in a corresponding region in the lower part of the component region.

Um eine Bildung von Artefakten, wie bspw. sogenannten „Runnern“ bei einem Gießvorgang insbesondere im Bereich der Faserklemmung zu vermeiden, ist in Ausgestaltung vorgesehen, dass jeweilige Radien an einem Übergang der Faserklemmung zum Bauteilbereich einer jeweiligen Gussform insbesondere in einem oberen Teil der Gussform gegenüber einem unteren Teil der Gussform erhöht werden. Durch einen gegenüber dem unteren Teil der Gussform erhöhten Radius des oberen Teils der Gussform kann verhindert werden, dass jeweilige Fasern eines Formteils bei einem Gießvorgang derart an die Gussform gedrückt werden, dass die Fasern beschädigt werden.In order to avoid formation of artifacts, such as, for example, so-called "runners" in a casting process, in particular in the area of fiber clamping, it is provided in an embodiment that respective radii face one another at a transition of the fiber clamp to the component region of a respective casting mold, in particular in an upper part of the casting mold a lower part of the mold can be increased. By increased relative to the lower part of the mold radius of the upper part of the mold can be prevented that respective fibers of a molded part are pressed in a casting process to the mold in such a way that the fibers are damaged.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Gussform ist vorgesehen, dass der Übergang von dem Bauteilbereich zum Bereich der Faserklemmung einem Reinharzbereich des Formteils nachempfunden ist.In a further possible embodiment of the presented casting mold, it is provided that the transition from the component region to the region of the fiber clamping is modeled on a pure resin region of the molded article.

Durch einen an einen Reinharzbereich eines jeweiligen Formteils angepassten, d. h. einen der Form des Reinharzbereichs im wesentlichen entsprechenden, bzw. die Form des Reinharzbereichs flüssig fortführenden Übergang vom Bauteilbereich zum Bereich der Faserklemmung kann eine Beschädigung eines jeweiligen Formteils durch bspw. spitze Kanten in der Faserklemmung vermieden werden.By adapted to a pure resin portion of a respective molding, d. H. one of the shape of the pure resin portion substantially corresponding, or the shape of the pure resin portion liquid progressing transition from the component area to the area of fiber clamping damage to a respective molding can be avoided by, for example, sharp edges in the fiber clamp.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verlaufs eines Verhältnisses zwischen einem Faservolumenanteil eines Formteils und einem für eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gussform benötigten Flankenwinkel bei verschiedenen Bauteildicken.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verhältnisses zwischen einem Faservolumenanteil in einem Bauteilbereich und einem Faservolumenanteil in einem Klemmbereich eines Formteils bei verschiedenen Spalthöhen und Bauteildicken.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Geometrie einer Faserklemmung einer möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gussform.
The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described schematically and in detail with reference to the drawings.
  • 1 shows a schematic representation of a curve of a ratio between a fiber volume fraction of a molded part and a required for a possible embodiment of the mold according to the invention flank angle at different component thicknesses.
  • 2 shows a schematic representation of a ratio between a fiber volume fraction in a component region and a fiber volume fraction in a clamping region of a molding at different gap heights and component thicknesses.
  • 3 shows a schematic representation of a geometry of a fiber clamping a possible embodiment of the mold according to the invention.

In 1 ist ein Diagramm 1 dargestellt, dass sich auf der Abszisse 3 über einen Flankenwinkel in [°] und auf der Ordinate 5 über einen Faservolumenanteil in einem Klemmbereich eines Formteils in [%] erstreckt. Unterschiedliche Linien 7, 9, 11, 13, 15 und 17 geben unterschiedliche Dicken eines jeweiligen Formteils von 1 mm bis 6 mm, in Abständen von 1 mm an.In 1 is a diagram 1 shown on the abscissa 3 over a flank angle in [°] and on the ordinate 5 extends over a fiber volume fraction in a clamping region of a molding in [%]. Different lines 7 . 9 . 11 . 13 . 15 and 17 indicate different thicknesses of a respective molded part of 1 mm to 6 mm, at intervals of 1 mm.

Auffällig ist, dass sich alle Linien 7, 9, 11, 13, 15 und 17 an einem Punkt 19 schneiden, der einem Flankenwinkel, d. h. einer Abschrägung eines Flankenbereichs einer Faserklemmung einer Gussform zur Herstellung eines Formteils, von 51,3178° entspricht, bei dem der Faservolumenanteil im Klemmbereich des Formteils bei komplett geschlossenem Werkzeug für jede Bauteildicke 80% beträgt. Dies bedeutet, dass sich der Flankenwinkel gemäß Punkt 19 zur Herstellung eines Formteils unabhängig von seiner Dicke eignet, soweit das Formteil in seinem Bauteilbereich einen Faservolumenanteil unter 80 %, insbesondere einen Faservolumenanteil von 50% aufweist, so dass ein Austritt von Harz bzw. Formmasse während eines Gießvorgangs durch den gegenüber dem Bauteilbereich erhöhten Faservolumenanteil im Klemmbereich des Formteils vermieden wird.It is noticeable that all lines 7 . 9 . 11 . 13 . 15 and 17 at one point 19 cutting, which corresponds to a flank angle, ie a chamfer of a flank region of a fiber clamp of a mold for the production of a molded part, of 51.3178 °, wherein the fiber volume fraction in the clamping region of the molding with completely closed tool for each component thickness is 80%. This means that the flank angle according to point 19 is suitable for the production of a molded part, regardless of its thickness, as far as the molded part has a fiber volume fraction of less than 80% in its component region, in particular a fiber volume fraction of 50%, so that a leakage of resin or molding compound during a casting process by the fiber volume fraction increased in the Clamping area of the molding is avoided.

In 2 ist ein Diagramm 20 dargestellt, dass sich auf der Abszisse 21 über eine bei einer Bewegung einer Gussform entstehende Spalthöhe in [mm] und auf der Ordinate 23 über einen Faservolumenanteil in [%] erstreckt. Hier wurde ein Formteil mit einer variierenden Bauteildicke in einer Gussform gegossen, deren Faserklemmung an ihren Flanken einen Flankenwinkel von 51,3178° aufweist.In 2 is a diagram 20 shown on the abscissa 21 about a gap height in [mm] and on the ordinate arising from a movement of a casting mold 23 extends over a fiber volume fraction in [%]. Here, a molded part was cast with a varying component thickness in a mold, the fiber clamping on their flanks has a flank angle of 51.3178 °.

Linie 25 zeigt einen Verlauf des Faservolumenanteils über eine zunehmende Spalthöhe innerhalb eines Klemmbereichs eines Formteils mit einer Bauteildicke von 1 mm. Linie 27 zeigt einen Verlauf des Faservolumenanteils über eine zunehmende Spalthöhe innerhalb eines Bauteilbereichs des Formteils mit einer Bauteildicke von 1 mm.line 25 shows a profile of the fiber volume fraction over an increasing gap height within a clamping region of a molded part with a component thickness of 1 mm. line 27 shows a profile of the fiber volume fraction over an increasing gap height within a component region of the molded part with a component thickness of 1 mm.

Linie 29 zeigt einen Verlauf des Faservolumenanteils über eine zunehmende Spalthöhe innerhalb eines Klemmbereichs des Formteils mit einer Bauteildicke von 2 mm. Linie 31 zeigt einen Verlauf des Faservolumenanteils über eine zunehmende Spalthöhe innerhalb eines Bauteilbereichs des Formteils mit einer Bauteildicke von 2 mm.line 29 shows a profile of the fiber volume fraction over an increasing gap height within a clamping region of the molded part with a component thickness of 2 mm. line 31 shows a profile of the fiber volume fraction over an increasing gap height within a component region of the molded part with a component thickness of 2 mm.

Linie 33 zeigt einen Verlauf des Faservolumenanteils über eine zunehmende Spalthöhe innerhalb eines Klemmbereichs des Formteils mit einer Bauteildicke von 6 mm. Linie 35 zeigt einen Verlauf des Faservolumenanteils über eine zunehmende Spalthöhe innerhalb eines Bauteilbereichs des Formteils mit einer Bauteildicke von 6 mm.line 33 shows a profile of the fiber volume fraction over an increasing gap height within a clamping region of the molded part with a component thickness of 6 mm. line 35 shows a profile of the fiber volume fraction over an increasing gap height within a component region of the molded part with a component thickness of 6 mm.

Auffällig ist, dass ein Abstand zwischen jeweiligen Linien einer gleichen Bauteildicke für alle Spalthöhen konstant ist. Dies bedeutet, dass ein Verhältnis zwischen einem Faservolumenanteil in dem Bauteilbereich des Formteils und einem Faservolumenanteil in einem Klemmbereich des Formteils unabhängig von einer jeweiligen Spalthöhe und einer jeweiligen Bauteildicke unter Verwendung der Gussform mit dem Flankenwinkel von 51,3178° konstant ist. Entsprechend kann die Gussform in ihrem Bauteilbereich bewegt werden, ohne dass sich der Faservolumenanteil im Klemmbereich des Formteils ändert.It is noticeable that a distance between respective lines of the same component thickness is constant for all gap heights. That is, a ratio between a fiber volume fraction in the component area of the molding and a fiber volume fraction in a nip portion of the molding is constant irrespective of a respective gap height and a respective component thickness using the mold having the flank angle of 51.3178 °. Accordingly, the casting mold can be moved in its component region without the fiber volume fraction in the clamping region of the molding changing.

In 3 ist eine Faserklemmung 37 einer Gussform zum Fixieren eines Klemmbereichs eines Formteils dargestellt. Um eine Runnerbildung entlang der Faserklemmung 37 zu vermeiden, wurden jeweilige Radien 39, 41 eines oberen Teils 43 der Faserklemmung 37 gegenüber Radien 45 und 47 eines unteren Teils 49 der Faserklemmung 37 erweitert bzw. erhöht. Durch die erhöhten Radien 39 und 41 wird erreicht, dass jeweilige Fasern eines Formteils während eines Gießvorgangs an die Radien 39 und 41 gedrückt und dadurch beschädigt werden.In 3 is a fiber clamping 37 a mold for fixing a clamping portion of a molded part shown. To make a runner formation along the fiber clamp 37 to avoid, were respective radii 39 . 41 an upper part 43 the fiber clamping 37 opposite radii 45 and 47 a lower part 49 the fiber clamping 37 extended or increased. Due to the increased radii 39 and 41 is achieved that respective fibers of a molded part during a casting process to the radii 39 and 41 be pressed and thereby damaged.

Der Winkel α gibt einen Flankenwinkel der Faserklemmung 37 , der hier 51,3178° beträgt, an.The angle α gives a flank angle of Faserklemmung 37 , which is 51.3178 ° here, at.

Claims (5)

Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Kunststoff, bei dem ein Vorformling des Formteils in einer Gussform mittels einer Faserklemmung der Gussform in einem Klemmbereich des Formteils fixiert wird, und bei dem ein Teil der Gussform in einem Bauteilbereich des Formteils zunächst auf eine vorgegebene Spalthöhe abgesenkt und nach einem Einleiten von Formmasse in die Gussform durch weiteres Absenken vollständig geschlossen wird, und bei dem die Gussform im Bereich der Faserklemmung um einen Flankenwinkel (α) abgeschrägt ist, und bei dem der Flankenwinkel (α) durch die Gleichung 1,25mm - 2mm · cos(α) = 0 gegeben ist, wodurch gewährleistet ist, dass ein Fließwiderstand im Klemmbereich des Formteils höher ist als im Bauteilbereich des Formteils und ein Austreten von Formmasse aus der Gussform bei einer Bewegung des Teils der Gussform in dem Bauteilbereich vermieden wird.A method for producing a molded part made of fiber-reinforced plastic, wherein a preform of the molded part is fixed in a mold by means of a fiber clamping of the mold in a clamping region of the molded part, and wherein a part of the mold in a component region of the molded part initially lowered to a predetermined gap height and is completely closed after introduction of molding material into the casting mold by further lowering, and in which the casting mold is chamfered in the region of the fiber clamping by a flank angle (α), and in which the flank angle (α) is given by the equation 1.25mm - 2mm · cos (α) = 0, which ensures that a flow resistance in the clamping region of the molding is higher than in the component region of the molding and leakage of molding material from the mold is avoided in a movement of the part of the mold in the component region. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Spalthöhe innerhalb des Bauteilbereichs variiert.Method according to Claim 1 in which the gap height varies within the component area. Gussform zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Kunststoff, wobei ein Vorformling des herzustellenden Formteils in der Gussform mittels einer Faserklemmung (37) der Gussform in einem Klemmbereich des herzustellenden Formteils zum Fixieren des Vorformlings in der Gussform zu fixieren ist, wobei die Gussform dazu konfiguriert ist, mit einem Teil der Gussform in einem Bauteilbereich des herzustellenden Formteils zunächst auf eine vorgegebene Spalthöhe abgesenkt und nach einem Einleiten von Formmasse in die Gussform durch weiteres Absenken vollständig geschlossen zu werden, und wobei die Gussform im Bereich der Faserklemmung (37) um einen Flankenwinkel (α) abgeschrägt ist, wobei der Flankenwinkel (α) mittels der Gleichung 1,25mm - 2mm · cos(α) = 0 bestimmt ist, wodurch gewährleistet ist, dass ein Fließwiderstand im Klemmbereich des herzustellenden Formteils höher ist als im Bauteilbereich des herzustellenden Formteils und ein Austreten von Formmasse aus der Gussform bei einer Bewegung des Teils der Gussform in dem Bauteilbereich vermieden wird.A mold for producing a molded article of fiber reinforced plastic, wherein a preform of the molded article to be molded in the mold is to be fixed by means of a fiber clamp (37) of the mold in a clamping region of the molded article for fixing the preform in the mold, the mold being configured to with a part of the mold in a component region of the molded part to be produced first lowered to a predetermined gap height and completely closed after introduction of molding material into the mold by further lowering, and wherein the mold in the fiber clamping (37) by a flank angle (α ), wherein the flank angle (α) by means of the equation 1.25mm - 2mm · cos (α) = 0 is determined, thereby ensuring that a flow resistance is higher in the clamping region of the molded part to be produced than in the component region of the molded part and a Leakage of molding material from the cast iron at a movement of the part of the mold in the component area is avoided. Gussform nach Anspruch 3, bei dem die Gussform an einem Übergang von dem Bauteilbereich zu dem Klemmbereich des herzustellenden Formteils in einem oberen Teil der Gussform einen größeren Radius aufweist als in einem unteren Teil der Gussform.Casting mold after Claim 3 in which the casting mold has a larger radius at a transition from the component region to the clamping region of the molded part to be produced in an upper part of the casting mold than in a lower part of the casting mold. Gussform nach Anspruch 4, wobei die Gussform an dem Übergang von dem Bauteilbereich zu dem Klemmbereich des herzustellenden Formteils an einen Reinharzbereich des herzustellenden Formteils angepasst ist.Casting mold after Claim 4 wherein the casting mold is adapted at the transition from the component region to the clamping region of the molded part to be manufactured to a pure resin region of the molded part to be produced.
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